Influence of thermophysical parameters on the thermal performance of residential buildings in lightweight construction systems

Autor: Rafaela Benan Zara
Přispěvatelé: Thalita Gorban Ferreira Giglio ., Camila Gregório Atem, Arthur Santos Silva
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2019
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UEL
Universidade Estadual de Londrina (UEL)
instacron:UEL
Popis: Os sistemas construtivos leves representam uma alternativa ao grande impacto ambiental causado pela alvenaria convencional, oferecendo maior produtividade e qualidade para a edificação com menores danos ao meio ambiente. No entanto, a difusão da tecnologia tem sido bastante limitada no Brasil. A dificuldade de inserção do sistema construtivo no país, entre outros aspectos, pode estar relacionada à baixa massa térmica da envoltória, importante propriedade para controle das trocas de calor. A norma brasileira de desempenho, ABNT NBR 15575, limita a capacidade térmica das envoltórias em 130 kJ/m²∙K, muito acima dos valores obtidos por sistemas leves. Por outro lado, o método de avaliação da norma é muito simplificado e não considera a correlação entre os elementos construtivos da envoltória. A literatura, por sua vez, aponta a necessidade de avaliação global da edificação, considerando a interação entre os elementos e suas propriedades. Nesse sentido, este trabalho tem como objetivo analisar a influência dos parâmetros termofísicos no desempenho termoenergético de edificações residenciais com sistemas construtivos leves em três zonas bioclimáticas brasileiras. Para isso, primeiramente definiu-se as características construtivas a serem simuladas por meio da análise de composições de envoltória de sistemas leves utilizadas no Brasil. Os parâmetros termofísicos foram combinados fatorialmente e simulados pelo método do Regulamento Técnico da Qualidade para o Nível de Eficiência Energética de Edificações Residenciais (RTQ R). Por fim, foi empregado a análise de variância (ANOVA) de forma a determinar quais os parâmetros mais influentes nos indicadores graus-hora de resfriamento (GHR), consumo relativo para aquecimento (CA), consumo relativo para refrigeração (CR) e equivalente numérico da envoltória. Os resultados mostraram que os parâmetros mais influentes se repetem entre os indicadores de desempenho, diferindo na ordem e na parcela de influência entre eles. Em geral, os parâmetros mais relevantes em sistemas construtivos leves para o indicador graus-hora de resfriamento foram a absortância solar (40% a 44%) e transmitância térmica das paredes externas (10% a 14%) para Curitiba e São Paulo e a absortância solar das paredes externas (72%) e a interação entre transmitância térmica e absortância solar das paredes externas (9%) para Belém. No consumo relativo para aquecimento, os parâmetros mais influentes foram a transmitância térmica das paredes externas (50% a 67%) e o contato do piso com o solo (15% a 34%). No consumo relativo para refrigeração, o contato com o solo (60% a 71%), absortância solar (13% a 62%) e transmitância térmica das paredes externas (2% a 14%) foram os mais influentes nas três cidades analisadas. A baixa transmitância térmica e o contato com o solo, em especial, são estratégias interessantes para suprir a baixa capacidade térmica dessas edificações, adquirindo uma importância maior quando comparados a edificações pesadas. Além disso, nota-se que a utilização das características mais influentes nos indicadores não garante um bom desempenho termoenergético, mas a combinação adequada das propriedades da envoltória como um todo. Lightweight construction systems represent an alternative to the great environmental impact caused by conventional masonry, offering greater productivity and quality for buildings with less damage to the environment. However, the diffusion of technology has been quite limited in Brazil. The difficulty of insertion of the construction system in the country, among other aspects, may be related to the low thermal mass of the envelope, an important property to control heat exchanges. The Brazilian performance standard, ABNT NBR 15575, limits the thermal capacity of the enclosures to 130 kJ/m²∙K, well above the values obtained by lightweight systems. On the other hand, the method of evaluation of the standard is very simplified and does not consider the correlation between the constructive elements of the envelope. Literature points out the need for a global evaluation of the building, considering the interaction between the elements and their properties. In this sense, this work aims to analyze the influence of thermophysical parameters on the thermal energy performance of residential buildings with lightweight construction systems for three brazilian bioclimatic zones. For this purpose, firstly the constructive characteristics to be simulated in the work were defined by means of the analysis of envelope compositions used in Brazil. The thermophysical parameters were factorially combined and simulated by the method of Technical Regulation of the Quality for the Energy Efficiency Level of Residential Buildings (RTQ-R). Finally, analysis of variance (ANOVA) were performed in order to determine the most influential parameters in the degree-hour cooling indicator, relative consumption for heating, relative consumption for refrigeration and house envelope final index. The results showed that the most influential parameters repeated among the performance indicators, differing in order and in portion of influence between them. In general, the most relevant parameters in lightweight building systems for the degree-hours cooling indicator were solar absorptance (40% a 44%) and thermal transmittance of external walls (10% a 14%) for Curitiba and São Paulo and solar absorptance of external walls (72%) and the interaction between thermal transmittance and solar absorptance of the external walls (9%) for Belém. At relative consumption for heating, the most influential parameters were thermal transmittance of the external walls (50% a 67%) and the contact of the dwellings’ floor with the ground (15% a 34%). At relative consumption for cooling, the contact with the ground (60% a 71%), solar absorptance (13% a 72%) and thermal transmittance of external walls (2% a 14%) were the most influential in the three cities analyzed. The low thermal transmittance and contact with the ground, in particular, are interesting strategies to supply the low thermal capacity of these buildings, acquiring a greater importance when compared to heavy buildings. Furthermore, it was noted that the use of the most influential characteristics in the indicators does not guarantee good thermoenergetic performance, but the proper combination of the envelope properties.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: